西域以孝武时始通，本三十六国，其后稍分至五十馀，皆在匈奴之西，乌孙之南。南北有大山，中央有河，东西六千馀里，南北千馀里。东则接汉，厄以玉门、阳关，西则限以葱岭。其南山，东出金城，与汉南山属焉。其河有两原：一出葱岭出，一出于阗。于阗在南山下，其河北流，与葱岭河合，东注蒲昌海。蒲昌海，一名盐泽者也，去玉门、阳关三百馀里，广袤三四百里。其水亭居，冬夏不增减，皆以为潜行地下，南出于积石，为中国河云。
西域从汉武帝时开始与中原通使，原本有三十六国，后来逐渐分到五十余国，都在匈奴以西、乌孙以南。南北各有大山，中央有河流，东西六千余里，南北千余里。东面接汉境，以玉门关、阳关为险阻；西面以葱岭为限。南部的山脉向东延伸到金城郡，与汉朝的南山相连。西域的河流有两个源头：一个出葱岭，一个出于阗。于阗在南山脚下，其河流向北流，与葱岭河汇合，向东注入蒲昌海。蒲昌海又名盐泽，距离玉门关、阳关三百余里，方圆三四百里。其水位稳定，冬夏不增不减，人们都认为水流潜行地下，向南从积石山涌出，成为中国的黄河。
这是《西域传》的开篇地理总论。班固以宏观视角勾勒西域的地理范围：东起玉门关、阳关，西至葱岭（今帕米尔高原），南北有大山夹峙，中央有塔里木河贯穿。关键地理坐标：蒲昌海即今罗布泊，当时水面广阔，「冬夏不增减」是因为塔里木河水补给与蒸发达到平衡。古人以为罗布泊的水潜行地下、从积石山涌出成为黄河，这是中国古人对黄河源头的认知——虽然地理上不准确，但反映了汉代对西域水文的系统观察。三十六国后分为五十余，说明西域政治格局的碎裂化，这与匈奴、汉朝的争夺直接相关。
自玉门、阳关出西域有两道：从鄯善傍南山北，波河西行至莎车，为南道，南道西逾葱岭则出大月氏、安息。自车师前王廷随北山，波河西行至疏勒，为北道，北道西逾葱岭则出大宛、康居、奄蔡焉。
从玉门关、阳关出发进入西域有两条道路：从鄯善沿南山北麓、顺河西行到莎车，这是南道。南道向西翻越葱岭就到大月氏、安息。从车师前王庭沿北山、顺河西行到疏勒，这是北道。北道向西翻越葱岭就到大宛、康居、奄蔡。
这段定义了丝绸之路的南北两道，是世界史上最早的丝路路线记载之一。南道沿塔里木盆地南缘（今315国道附近），经鄯善（若羌）、且末、于阗（和田）、莎车；北道沿盆地北缘，经车师（吐鲁番）、焉耆、龟兹（库车）、疏勒（喀什）。两道在葱岭（帕米尔）汇合后分岔：南道通大月氏（阿富汗）、安息（伊朗）；北道通大宛（费尔干纳）、康居（哈萨克斯坦）。这寥寥数十字，勾勒出从长安到罗马的欧亚大陆桥骨架。「波河」即沿河而行，塔里木河及其支流是丝路绿洲的生命线。
西域诸国大率土著，有城郭田畜，与匈奴、乌孙异俗，故皆役属匈奴。匈奴西边日逐王置僮仆都尉，使领西域，常居焉耆、危须、尉黎间，赋税诸国，取富给焉。
西域各国大多是定居的，有城郭农田和畜牧业，与匈奴、乌孙的游牧风俗不同，所以都被匈奴役使统治。匈奴西边的日逐王设置了僮仆都尉，派他统领西域，常驻在焉耆、危须、尉黎之间，向各国征收赋税，获取财富供给。
这段揭示了一个重要史实：西域诸国是城郭定居农业社会，与匈奴的游牧社会本质不同，但匈奴凭借军事优势将其征服。「僮仆都尉」是匈奴设在西域的统治机构——「僮仆」二字意味着匈奴将西域各国视如奴仆，其性质类似于后世的殖民地总督。治所设在焉耆、危须、尉黎之间（今焉耆回族自治县一带），地处天山南麓、丝路北道要冲。「赋税诸国，取富给焉」说明匈奴从西域榨取了大量财富，这也是西域各国心向汉朝、渴望摆脱匈奴压迫的根本原因。
自周衰，戎狄错居泾渭之北。及秦始皇攘却戎狄，筑长城，界中国，然西不过临洮。汉兴至于孝武，事征四夷，广威德，而张骞始开西域之迹。其后骠骑将军击破匈奴右地，降浑邪、休屠王，遂空其地，始筑令居以西，初置酒泉郡，后稍发徙民充实之，分置武威、张掖、敦煌，列四郡，据两关焉。自贰师将军伐大宛之后，西域震惧，多遣使来贡献。汉使西域者益得职。于是自敦煌西至盐泽，往往起亭，而轮台、渠犁皆有田卒数百人，置使者校尉领护，以给使外国者。
自周朝衰落以来，戎狄杂居在泾水、渭水以北。到秦始皇驱逐戎狄，修筑长城，划定中国边界，但西面不超过临洮。汉朝建立到汉武帝时，征伐四夷，扩大威德，张骞开始开辟西域的通道。此后骠骑将军（霍去病）击败匈奴右地，使浑邪王、休屠王投降，于是清空了匈奴在该地区的人口，开始修筑令居以西的防线，初设酒泉郡，后来逐渐征发迁徙百姓充实该地，分设武威、张掖、敦煌，共列四郡，据守两关（玉门关、阳关）。自从贰师将军（李广利）讨伐大宛之后，西域震恐，多遣使来朝贡献。汉朝出使西域的人越来越多地获得职务。于是从敦煌向西到盐泽，沿途修筑亭障，轮台、渠犁都有屯田士兵数百人，设置使者校尉统领护卫，以供给出使外国的汉使。
这段概述了汉朝经营西域的三个阶段。第一阶段：张骞凿空（前138年出使、前126年归汉），开通了中原与西域的直接联系。第二阶段：霍去病河西之战（前121年），击败匈奴浑邪王、休屠王，设立河西四郡（武威、张掖、酒泉、敦煌），打通了中原通往西域的走廊。第三阶段：李广利伐大宛（前104-前102年），虽远征艰辛，但震慑了西域诸国，此后汉朝在沿途设亭障、屯田轮台和渠犁，建立了军事补给线。「使者校尉」是汉朝在西域最早的常驻官员，负责管理屯田和保护使节，这是后来西域都护府的前身。从张骞到都护设立，汉朝用了约八十年完成对西域的战略布局。
至宣帝时，遣卫司马使护鄯善以西数国。及破姑师，未尽殄，分以为车师前后王及山北六国。时汉独护南道，未能尽并北道也。然匈奴不自安矣。其后日逐王畔单于，将众来降，护鄯善以西使者郑吉迎之。既至汉，封日逐王为归德侯，吉为安远侯。是岁，神爵二年也。乃因使吉并护北道，故号曰都护。都护之起，自吉置矣。僮仆都尉由此罢，匈奴益弱，不得近西域。于是徙屯田，田于北胥鞬，披莎车之地，屯田校尉始属都护。都护督察乌孙、康居诸外国，动静有变以闻。可安辑，安辑之；可击，击之。都护治乌垒城，去阳关二千七百三十八里，与渠犁田官相近，土地肥饶，于西域为中，故都护治焉。
到宣帝时，派遣卫司马出使护卫鄯善以西数国。等到攻破姑师后，没有全部消灭，将其分为车师前王、后王及山北六国。当时汉朝只护卫南道，未能完全兼并北道。但匈奴已经感到不安了。此后匈奴日逐王叛离单于，率众来降，护卫鄯善以西的使者郑吉出面迎接。日逐王到汉朝后，被封为归德侯，郑吉被封为安远侯。这一年是神爵二年（前60年）。于是让郑吉兼护北道，故号称「都护」。都护的设立，就从郑吉开始。僮仆都尉由此废除，匈奴更加衰弱，无法再接近西域。于是迁徙屯田到北胥鞬，分莎车的土地，屯田校尉开始隶属于都护。都护负责督察乌孙、康居等外国，有动静变化便上报。可以安抚的，就安抚；可以讨伐的，就讨伐。都护治所设在乌垒城，距离阳关二千七百三十八里，与渠犁田官相近，土地肥沃，地处西域中央，所以都护治所设在这里。
这是西域都护府设立的关键段落。神爵二年（前60年）匈奴日逐王降汉，意味着匈奴失去了对西域的控制权。郑吉因迎降有功，被任命为首任西域都护，治所设在乌垒城（今新疆轮台县东）。都护府的设立标志着西域正式纳入汉朝版图，这是中国历史上具有里程碑意义的事件。从此，匈奴的僮仆都尉被废除，汉朝在西域建立了完整的军政管理体系——「可安辑，安辑之；可击，击之」，赋予了都护极大的军事外交权力。
至元帝时，复置戊己校尉，屯田车师前王庭。是时，匈奴东蒲类王兹力支将人众千七百馀人降都护，都护分车师后王之西为乌贪訾离地以处之。自宣、元后，单于称籓臣，西域服从。其土地山川、王侯户数、道里远近，翔实矣。
到元帝时，又设置戊己校尉，在车师前王庭屯田。此时，匈奴东蒲类王兹力支率领部众一千七百余人投降都护，都护分出车师后王以西的乌贪訾离地方来安置他们。自宣帝、元帝之后，匈奴单于称藩臣服，西域也归顺服从。西域的土地山川、王侯户数、道里远近，都翔实记录在案。
这段是西域传上卷总论的收尾。戊己校尉是元帝时增设的军事屯田官员，专门负责车师（今吐鲁番）地区的防务，因为车师是北道的战略要冲，近匈奴，需要重兵驻守。至此，汉朝在西域形成了「都护—校尉—屯田」三级管理体系。「自宣、元后，单于称籓臣，西域服从」——从宣帝到元帝，匈奴呼韩邪单于向汉称臣，西域彻底归服，班固得以「翔实」记录各国数据，这就是下面各国记述的资料来源。